一種更簡便的高性能電流環(huán)控制設(shè)計(jì)方法

　　電流環(huán)控制在過程控制系統(tǒng)和自動化制造設(shè)備中起著至關(guān)重要的作用。為了滿足對高性能伺服系統(tǒng)的需求，制造商需要在基于高速FPGA和昂貴的信號鏈的復(fù)雜設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)更快的電流環(huán)控制解決方案。

　　然而，本文將展示，使用來自德克薩斯儀器的真實(shí)世界的解決方案，微控制器硬件和軟件能力的最新進(jìn)展使得在不犧牲性能的情況下降低執(zhí)行成本成為可能。

　　控制回路操作

　　在許多控制系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)者依靠比例積分（PI）控制回路來管理當(dāng)前或其他性能特性。原則上，這些控制器很簡單。它們使用期望的和被測量的性能之間的誤差來生成基于兩個錯誤處理路徑的輸出的校正信號（圖1）。比例（p）路徑將增益應(yīng)用于錯誤；積分（i）路徑集成錯誤并放大結(jié)果。

　　Figure 1： A proportional-integral （PI） control loop generates a correction signal that combines the integrated measured signal error output with a path that applies a simple proportional gain to the error signal. （Image source： Texas Instruments）

　　Unlike simpler control applications， servo motor designs depend on three interdependent performance characteristics： position， speed， and current. To change position of the motor rotor， its velocity needs to change. In turn， to change its velocity， the current applied to the motor windings through pulse-width modulation （PWM） needs to change. Servo motor control developers reflect this loop interdependence in a cascade control structure as shown in Figure 2.